Для исследования эффектов в Университете Твенте есть уникальная установка «Тейлор Куэтт», способная генерировать полностью развитый турбулентный поток. Эта машина состоит из двух больших цилиндров с жидкостью между ними. Когда внутренний цилиндр быстро вращается, нагнетаемые пузырьки будут прижиматься к поверхности, как это происходит с корпусом корабля.
На поверхности цилиндра они начинают влиять на сопротивление. Эта установка позволяет ученым искать соответствующие параметры в эффективной воздушной смазке.При содержании в воде четырех процентов воздуха возможно снижение на 40 процентов в экспериментальной установке с использованием больших пузырьков миллиметрового размера.
Добавляя крошечное количество «поверхностно-активного вещества», ученые смогли изменять поверхностное натяжение между пузырьками и водой, а также изменять размеры пузырьков. Остальные свойства, такие как скорость потока и плотность, остались прежними.
Каков был результат? В среднем пузырьки становятся намного меньше, потому что поверхностно-активное вещество препятствует объединению пузырьков, их слиянию и образованию более крупных пузырьков. В турбулентном потоке пузырьки имеют равномерное распределение и, кроме того, они не будут прижиматься к поверхности.
Опять же, с учетом того, что сейчас в микропузырьках находится четыре процента воздуха, это сокращение на четыре процента: нет чистой воздушной смазки в корпусе корабля. Рубен Вершоф: «Из предыдущих экспериментов мы знали, что деформируемые пузыри работают хорошо, но мы ни в коем случае не ожидали такой резкой разницы.Проведя эксперименты в реальных турбулентных потоках, а не в упрощенной ситуации медленного и ламинарного потока, результаты этого исследования непосредственно применимы в военно-морском секторе.
Эксперименты по уменьшению лобового сопротивления трубопроводов также дают новые ценные сведения.Исследования проводились в группе профессора Детлефа Лозе по физике жидкостей. Эта группа является частью Института нанотехнологий MESA + UT.
Исследования финансируются Голландским технологическим фондом STW и Голландским фондом фундаментальных исследований материи (FOM).